2.6.4. Транзисторы

Транзисторами называются полупроводниковые приборы на основе кристалла с двумя р-n переходами и служащие для усиления электрических сигналов. В структуре транзистора возможно количество переходов, отличное от двух. Транзисторы с двумя р-п переходами называются биполярными, так как их работа основана на использовании зарядов обоих знаков.

Полевой транзистор — полупроводниковый прибор, усилительные свойства которого обусловлены потоком основных носителей, протекающим через проводящий канал, и управляемый электрическим полем. В полевом транзисторе используются заряды одного знака.

В кристалле полупроводника транзистора созданы три области электропроводности с порядком чередования р-n-р или n-р-n.

Средняя область кристалла транзистора называется базой, крайние области — эмиттером и коллектором. Переходы

между базой и эмиттером и базой и коллектором называются соответственно эмиттерным и коллекторным.

Для обозначения величин, относящихся к базе, эмиттеру и коллектору, применяют буквы б, э, к.

На изображении транзистора стрелка указывает условное направление тока в эмиттере от плюса к минусу.

В зависимости от напряжений на переходах транзистора он может работать в трех режимах.

Активный режим Получается при напряжениях прямом на эмиттерном и обратном на коллекторном переходах.

Режим отсечки или запирания — напряжения на обоих переходах обратные.

Режим насыщения — напряжения на обоих переходах прямые.

Основным является активный режим.

В схеме с транзистором образуются две цепи — входная и выходная. Во входную цепь включается управляющий сигнал, который должен быть усилен, а в выходную — нагрузка, на которой выделяется усиленный сигнал.

Предельно допустимые параметры при работе транзистора:

I к. макс — постоянный ток коллектора;

Pк, макс — постоянная рассеиваемая мощность коллектора;

Uкэ — постоянное напряжение коллектор—эмиттер;

Uкэ, R — то же при определенном сопротивлении в цепи база—эмиттер,

Uкб, макс — постоянное напряжение коллектор—база;

Uэб, макс — постоянное напряжение эмиттер—база;

h21э — коэффициент передачи тока в режиме большого сигнала в схеме с общим эмиттером;

h21э — коэффициент передачи тока в режиме малого сигнала в схеме с общим эмиттером. Коэффициент передачи означает отношение величины сигнала на выходе к величине сигнала на входе, он называется также коэффициентом усиления. .

Из частотных параметров отметим:

fh21 — предельная частота коэффициента передачи тока:

частота, на которой модуль коэффициента передачи тока h21э. уменьшается на 3 дБ;

fгр — граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером: частота, на которой h21э равен 1.

Статические параметры транзистора — параметры, определяемые при постоянном напряжении на всех его электродах.

Параметры некоторых биполярных транзисторов приведены в табл. 2.16.

Таблица 2. 16 ДАННЫЕ НЕКОТОРЫХ ТРАНЗИСТОРОВ

Схемы включения транзисторов разделяются в зависимости от того, какой электрод транзистора является общим относительно входного и выходного переменных напряжений. В соответствии с этим схемы называются схемами с общим эмиттером — ОЭ, общей базой — ОБ, общим коллектором — ОК Схема ОЭ является более распространенной, так как дает наибольшее усиление по мощности. Данные схемы включения транзисторов приведены на рис. 2. 3.

Рис. 2. 3. Схемы включения транзисторов

а.) с общим эмиттером; б) с общей базой; в) с общим коллектором. ИС — источник сигнала, подаваемого на вход транзистора, Uвх, Uвых — входное и выходное напряжения сигнала, Uбэ, Uбк, Uкэ — напряжения между базой и эмиттером, базой коллектором, коллектором и эмиттером, iб,iэ,iк- токи базы, эмиттера и коллектора, E1, Е2 — источники питания, С1, С2, — конденсаторы большой емкости, сопротивление которых для переменного сигнала является малым и через которые коллектор по переменному току замкнут, являясь в схеме общим.